2019 Fiscal Year Annual Research Report
高精度流体制御による血小板産生のオンチップモニタリング
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19J23654
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
公文 広樹 名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Keywords | MEMS / 血小板 / マイクロ流体チップ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
輸血用の血小板を人工的に作製することを目的として，現在，iPS細胞から巨核球を作製し，巨核球から血小板を産生する研究が行われている．いくつかのグループが，血小板産生に対する流体力の影響を評価するための小さなテストベンチとしてマイクロ流体チップを提案している．従来はスリットまたはピラーを有するマイクロ流路で巨核球を捕捉していた．捕捉された巨核球は流体力を加えることで断片化され血小板が産生されていた．しかしながら従来の方法では，サイズばらつきが大きい巨核球の捕捉が難しく，さらに巨核球がマイクロ流路内で目詰まりしていた．そのため，流路に沿って流速を一定に保つことが難しかった．したがって，サイズばらつきのある巨核球を捕捉し，均一な流体力を適用するために巨核球サイズ分布を反映した三次元マイクロ流路を有するマイクロ流体チップを提案した．巨核球のサイズ分布から巨核球導入後の断面積が一定になるように三次元マイクロ流路の設計を行い，オンチップ血小板産生システムを構築した．作製したシステムを用いて血小板産生を行い，血小板産生のタイムラプスモニタリングに成功した．巨核球導入後の流体環境が一定になるような三次元マイクロ流体チップを作製することで，従来技術では困難であった血小板産生における流体力が及ぼす影響の評価を達成した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
オンチップ血小板産生システムの開発を目的とし， 巨核球導入後の流体環境が一定になるような三次元マイクロ流体チップを作製することで，従来技術では困難であった血小板産生における流体力が及ぼす影響の評価を達成している．サイズばらつきの大きい巨核球を捕捉するために，三次元マイクロ流路を提案し，巨核球のサイズ分布から巨核球導入後の断面積が一定になるように三次元マイクロ流路の設計を行い，オンチップ血小板産生システムを構築した．作製したシステムを用いて血小板産生を行い，血小板産生のタイムラプスモニタリングに成功した．さらに，10, 50, 100, 200 kPaの1巨核球あたりの血小板産生数の平均は35，25，21，18 PLTs / MKを達成した．これまでに学会発表を国内国外で積極的に発表しており， 学会賞をするなどの業績も残している．
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度は前述した目的達成のための課題に対して下記の計画の通りに研究を進める．
高精度ピペットを用いて単一巨核球をマイクロ流体チップに導入し，2 軸の速度変動を印加した際の血小板産生のフィジビリティ実験を行う．その後，アレイ化マイクロ流路の設計・製作を行う．アレイ化マイクロ流路の設計においては，各流路で流速を一定にするために，FEM 解析を用いてポンプから各流路の入口までの配管抵抗が一定になるように設計を行う．アレイ化チップの作製については，1 年目に確立した加工プロセスを大判プロセスに拡張して行う．さらに，アレイ化チップでの流体制御の評価を行う．2019年度までに構築した流体制御システムをアレイ化マイクロ流路用に拡張し，各セグメントにおける流体制御の機能を評価する．
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